Resumen: Ante los problemas actuales de métodos obsoletos de recopilación de datos y la falta de métodos de monitoreo del estado de producción en talleres de fabricación de maquinaria agrícola, se estudió una solución de aplicación basada en tecnología de identificación por radiofrecuencia (RFID). En primer lugar, a partir del análisis del estado de producción actual de la empresa, se propuso un esquema de recopilación de datos y una arquitectura de soporte de red basados ​​en tecnología RFID; en segundo lugar, se desarrolló un sistema de seguimiento del estado de producción en curso mediante la plataforma Visual Studio 2017 y el lenguaje C#; finalmente, se seleccionó una picadora de maíz como objeto de estudio. Se implementó el hardware en el sitio de producción y se realizaron experimentos en su proceso de producción. Los casos experimentales demuestran que el sistema puede funcionar de manera rápida y estable, ayudando a la empresa a lograr la recopilación de datos en tiempo real y el monitoreo visual del estado de producción, verificando la viabilidad y efectividad del método propuesto. Palabras clave: taller de fabricación de maquinaria agrícola; identificación por radiofrecuencia; recopilación de datos; monitoreo visual


La identificación por radiofrecuencia (RFID) es una tecnología de identificación automática sin contacto que puede identificar automáticamente objetos estacionarios o en movimiento con etiquetas electrónicas. Como parte importante del Internet de las cosas, ha recibido gran atención a nivel nacional e internacional, y ha sido estudiada en profundidad por académicos nacionales y extranjeros en aspectos como la gestión de almacenes, el reconocimiento de identidad y el control de la producción. Además, en comparación con la tecnología tradicional de escaneo de códigos de barras, la tecnología RFID tiene las características de identificación de lotes a larga distancia, velocidad de procesamiento de información rápida y gran adaptabilidad al entorno, lo que hace que sus ventajas de aplicación en la recopilación de datos de talleres de fabricación, monitoreo de procesos de producción y otros campos sean cada vez más evidentes, dando El desarrollo de la informatización en la fabricación discreta tradicional ha tenido un gran impacto [1]. En la actualidad, académicos nacionales y extranjeros han realizado algunas investigaciones teóricas sobre la aplicación de la tecnología RFID: La literatura [2] resume el modelo de aplicación de la tecnología RFID en la fabricación discreta. La literatura [3] resume la esencia de la aplicación de RFID: monitorear los cambios de estado de los recursos de fabricación y recopilar datos relacionados asociados con los cambios; y propone un modelo de recopilación de datos de trabajo en proceso basado en RFID. Según la estructura del código EPC en la etiqueta electrónica, la literatura [4] propone reglas de codificación para asociar recursos de fabricación para lograr la asociación estática y dinámica del proceso de procesamiento de recursos de fabricación. La literatura [5-6] propone un algoritmo de optimización de despliegue de lectores RFID, que puede utilizarse en condiciones limitadas. Obtener el área de cobertura máxima dentro del espacio. La literatura [7] propuso la combinación de la tecnología RFID y el sistema de gestión de almacenes, y desarrolló un algoritmo de selección en el sistema de gestión de inventario RFID para maximizar la eficiencia del manejo de materiales y reducir los costos operativos. La literatura mencionada anteriormente propone varios modelos de aplicación e investigación de algoritmos de simulación basados ​​en la tecnología RFID, pero todos se centran en la investigación teórica y carecen de investigación combinada con problemas de producción reales de las empresas. Por lo tanto, existe el fenómeno de que "la investigación de aplicación se queda rezagada con respecto a la investigación teórica". Con base en la investigación de los académicos mencionados anteriormente, combinada con el estado de producción de una empresa de maquinaria agrícola en Xinjiang, se propone una solución de aplicación RFID para talleres de fabricación de maquinaria agrícola. La configuración del hardware y la recopilación de datos en tiempo real de RFID se implementaron en torno al flujo del proceso y los lotes de producción del proceso de producción en curso, y se desarrolló una plataforma de monitorización basada en la arquitectura C/S a través de la plataforma Visual Studio 2017 para lograr la monitorización visual del proceso de producción.

2 Análisis del estado de producción y requisitos de aplicación 2.1 Análisis del estado de producción Xinjiang M Company es una empresa dedicada a la fabricación de maquinaria agrícola y ganadera. Después de la investigación y el análisis, el proceso de producción de la picadora de maíz se completa principalmente mediante procesamiento físico y ensamblaje. El proceso de ensamblaje se divide principalmente en cuatro secciones de trabajo. El bastidor de la carcasa se coloca primero en línea en la línea de ensamblaje. Cada vez que llega a una estación de ensamblaje, los trabajadores instalan las piezas correspondientes de acuerdo con los requisitos de ensamblaje correspondientes hasta que se desconecta. El proceso de ensamblaje es complejo y hay muchos tipos de materiales. Hay dos problemas principales: (1) El método de recopilación de datos es obsoleto. El equipo es antiguo y el nivel de informatización es obsoleto. La persona a cargo de la sección de trabajo necesita registrar manualmente la información de ensamblaje cuando el producto sale de la línea de producción. Es imposible obtener datos en tiempo real del proceso de producción, y es imposible analizar la capacidad de producción analizando datos históricos. Por ejemplo, los diferentes niveles de competencia de los trabajadores conducen a grandes diferencias en el tiempo de finalización de cada proceso, lo que resulta en operaciones desequilibradas de la línea de producción. (2) Problemas de supervisión en tiempo real del progreso de la producción. Los gerentes de taller no pueden comprender la información de progreso de producción en tiempo real de los productos actuales y necesitan verificar constantemente el estado de la primera línea del taller, lo que resulta en una baja eficiencia de trabajo y un desperdicio de tiempo y costo. 2.2 Análisis de la demanda de aplicación Cada vez más académicos y empresas se dan cuenta de la importancia de combinar el análisis teórico con las condiciones de producción de la empresa. Por lo tanto, aquí estudiamos la gestión de la información del proceso de producción a través de la combinación de la tecnología RFID y el proceso de producción. Los contenidos específicos son los siguientes: (1) Recopilar datos en tiempo real del proceso de producción a través de la tecnología RFID para lograr la transmisión sin papel de los datos del producto en el proceso de producción. Informatización. Eliminar la falta de tiempo y la propensión a errores de los métodos de recopilación manual tradicionales. (2) Los diferentes niveles de competencia de los trabajadores conducen a grandes diferencias en el tiempo de procesamiento, y el tiempo de procesamiento de cada estación no se puede estandarizar, lo que resulta en un desperdicio de tiempo y costo. El tiempo de procesamiento en tiempo real se obtiene a través de la tecnología RFID en tiempo real, proporcionando soporte de datos para el análisis posterior de la capacidad de producción de la empresa. (3) Lograr una gestión unificada de datos mediante la creación de un sistema de soporte de red de talleres, desarrollar una plataforma de seguimiento del trabajo en curso y lograr la monitorización visual del proceso de producción.

3. Diseño de soluciones de aplicaciones basadas en RFID
3.1 Diseño del esquema de recopilación de datos La recopilación de datos en tiempo real es la base para el seguimiento del estado en tiempo real de los productos en proceso, y el proceso de recopilación de datos acompaña a todo el proceso de producción. Las ideas específicas para la recopilación de datos son las siguientes:
3.1.1 Etapa de preparación para la operación Antes de la operación, es necesario vincular los materiales y las etiquetas RFID. Primero, escriba la información del producto y del flujo del proceso en la etiqueta RFID, asigne una identificación temporal al producto para su identificación única y complete la inicialización de la etiqueta RFID. Luego, pegue la etiqueta en el modelo del producto. Una vez ingresada la información correctamente, puede prepararse para la operación en línea.
3.1.2 Etapa de operación de ensamblaje Se establecen puntos de recolección de datos en cada proceso, es decir, se instalan antenas RFID. Cuando los productos en proceso llegan a la estación de ensamblaje, el lector lee la información del proceso en la etiqueta a través de la antena RFID y obtiene la información del estado de procesamiento actual. Cuando el trabajador completa el proceso y el resultado de la inspección de calidad es "calificado", los datos en la etiqueta se actualizarán automáticamente de acuerdo con la información del proceso. El proceso anterior se repetirá hasta que todos los procesos se completen, esperando para ingresar a la sección de depuración. 3.1.3 Etapa de depuración Después de que el trabajo de ensamblaje del trabajo en curso se completa, se ingresará a la etapa de depuración de toda la máquina. Si la depuración falla, el estado de procesamiento del trabajo en curso se actualizará a "Retrabajo". Después de que se completa el retrabajo, se ingresará a la etapa de depuración hasta que la depuración sea exitosa; si la depuración es exitosa, la información del estado de procesamiento se actualizará a "Depuración exitosa".
3.1.4 Fin del trabajo Una vez completadas todas las operaciones de ensamblaje y depurada correctamente toda la máquina, los datos se transmiten automáticamente al servidor de base de datos a través del middleware para su almacenamiento. Todas las etiquetas se recuperan y la información de las etiquetas se borra al mismo tiempo para su reciclaje. proceso específico,

3.2 Principio de seguimiento del estado del material La información de seguimiento del estado del material [8] incluye información básica del material e información sobre su estado. La información básica del material incluye el nombre del material, el código del material, el modelo de especificación, el lote de producción, etc.; la información sobre el estado del material incluye información sobre el estado del ensamblaje, información de la estación de trabajo, tiempo necesario para completar el proceso, etc. Al instalar puntos de recolección de datos RFID en cada estación de trabajo, se puede capturar la información de estado cambiante del producto durante la producción en esa estación de trabajo hasta que se completen todos los procesos. Todo el proceso logra la sincronización del flujo físico y el flujo de información.

3.3 Arquitectura de soporte de red del sistema Basándose en el esquema de recopilación de datos RFID, se diseña la arquitectura de soporte de red del sistema [9], como se muestra en la Figura 3. La capa de recopilación de datos se conecta directamente con el sitio de producción del taller a través de terminales de recopilación de datos RFID para realizar la recopilación y el almacenamiento de datos de producción. Los datos subyacentes se cargan al servidor de base de datos a través del middleware RFID y la LAN del taller; la capa de procesamiento de datos proporciona soporte de datos a la capa de aplicación después de completar el procesamiento de los datos originales; la capa de aplicación empresarial se utiliza para dar soporte a módulos funcionales como la monitorización del proceso de producción y la consulta de información histórica. Los datos del proceso de producción también se pueden proporcionar a otros sistemas a través de servicios web o lenguaje de marcado extensible (XML). Los gerentes de la empresa pueden obtener información de producción en tiempo real de forma directa o indirecta mediante la integración con sistemas MES. 272 ​​Fan Yuxin et al.: Investigación sobre la aplicación de la tecnología de identificación por radiofrecuencia en talleres de fabricación de maquinaria agrícola Número 5 Figura 3 Arquitectura de soporte de red del sistema Fig.3 Arquitectura de soporte de red del sistema

4 Implementación del sistema Basado en el esquema de recopilación de datos y la estructura del sistema anteriores, a través de la plataforma Visual Studio dio2017 y el lenguaje de programación C#, y con referencia al archivo de configuración de API proporcionado por el desarrollador del equipo [10], se desarrolló una plataforma de seguimiento del estado de trabajo en curso del taller de fabricación de maquinaria agrícola, utilizando una base de datos SQL Server para almacenar datos de producción y fabricación. Para garantizar el tiempo real y la seguridad de los datos, el sistema se desarrolla utilizando la arquitectura C/S. El diseño del módulo funcional del sistema, como se muestra en la Figura 4. Incluye principalmente el módulo de recopilación de datos, el monitoreo del estado de producción, las estadísticas de información en tiempo real y la consulta de datos históricos. Figura 4 Diagrama de la arquitectura funcional del sistema 4.1 Módulo de recopilación de datos La recopilación de datos es el núcleo del sistema, incluyendo la inicialización de etiquetas y la adquisición de datos. Es decir, los datos recopilados se almacenan en la base de datos a través del dispositivo de recopilación de datos, y luego a través del análisis y procesamiento de datos, se proporciona soporte de datos para el monitoreo del estado de producción. 4.2 Monitoreo del estado de producción Cuando un producto etiquetado ingresa al área de escaneo de la antena, se obtiene la información básica y la información del estado de producción del producto, y el estado de producción del trabajo en proceso se monitorea en tiempo real; el plan de producción se retroalimenta en tiempo real a través del número de lote de producción del trabajo en proceso. Programación completa. 4.3 Estadísticas de información en tiempo real: Estadísticas en tiempo real sobre el número total de operaciones en línea, cantidad completada y cantidad en ensamblaje de toda la línea de ensamblaje; estadísticas sobre la cantidad de varios productos según estaciones de trabajo, categorías de productos y planes de producción. 4.4 Consulta de datos históricos Estadísticas de datos históricos de productos producidos en función del tiempo de finalización, especificaciones y modelos de productos, números de plan y códigos de producto. 5 Verificación de caso El experimento toma como ejemplo el proceso de ensamblaje de la picadora de la máquina de maíz. La configuración del hardware RFID de la línea de producción se muestra en la Figura 5. El lector recopila y escribe datos en la etiqueta conectándose a la antena RFID, y luego se conecta a la computadora host para formar una red de área local. La computadora host implementa la configuración de los parámetros del dispositivo de hardware RFID y la comunicación de datos con el lector. Lector/escritor RFID Etiqueta RFID Computadora host Picadora de maíz Antena RFID Figura 5 Diagrama de configuración del sitio RFID Fig.5 Diseño del sitio RFID La picadora de maíz tiene cuatro secciones de ensamblaje, y cada sección está equipada con una antena RFID. Tomando el proceso de ensamblaje de la picadora como objeto de investigación, el código de material correspondiente a la picadora es 202031506250001, el modelo de especificación es QS-3150 y el plan de producción es 202006-01. La tabla de ruta de proceso correspondiente se muestra en la Figura 6. Debe tenerse en cuenta que debido a la complejidad del entorno en el sitio, la configuración del equipo RFID se verá afectada. Para garantizar la eficiencia de lectura de la antena RFID, la etiqueta electrónica se adhiere al lateral de la carcasa cerca de la antena para garantizar que cada proceso de ensamblaje pueda ser leído. Obtenido. Figura 6 Diagrama de flujo del proceso de ensamblaje de la tolva de la máquina de maíz Fig.6 Proceso de ensamblaje de la tolva de la máquina de maíz Figura 7 Interfaz de operación del sistema Fig.7 Interfaz de operación del sistema Antes de ensamblar la picadora, coloque una etiqueta RFID e ingrese la información inicial, como el nombre del producto, la codificación, el número del plan de producción, etc. Una vez completada la inicialización de la etiqueta, está lista para la producción en línea. Cuando el producto entra en el primer proceso, el RFID lee la información de la etiqueta y obtiene la información de ubicación actual y la información de estado. Al mismo tiempo, registra la hora de inicio. Cuando la picadora completa el proceso, se actualiza automáticamente. La información de la etiqueta y se registra la hora de finalización, y así sucesivamente hasta que se completa la depuración. Al mismo tiempo, los datos recopilados se almacenan en la base de datos y las etiquetas finalmente se reciclan para su reciclaje. La interfaz de ejecución del programa muestra todo el proceso mencionado anteriormente en tiempo real, y también puede mostrar con precisión el estado de finalización del proceso actual y el plan de producción, y contar el tiempo de finalización de cada proceso, la cantidad en línea de cada modelo de producto, la cantidad completada y otra información.